一種碳布復(fù)合熱硫化硅橡膠基耐燒蝕材料，材料成分包括：熱硫化硅橡膠、補強劑、纖維、耐燒蝕填料、硫化劑、硅烷偶聯(lián)劑、羥基硅油、聚二苯基硼硅氧烷預(yù)聚體和碳纖維布。其制備方法為1：配料；2：在雙輥開煉機上加入原料進行塑煉混合；3：進行一次硫化處理；4：進行二次硫化處理；5：對碳纖維布進行浸漬;6：取出碳纖維布，將其粘附復(fù)合在熱硫化硅橡膠基耐燒蝕材料的表面;7：將熱硫化硅橡膠基耐燒蝕材料置于平板硫化機上，點壓，取出并冷卻至室溫后，制得表面附有1層碳布纖維的碳布復(fù)合熱硫化硅橡膠基耐燒蝕材料。8：重復(fù)步驟5～7，可制備表面附有2-5層碳纖維布的碳布復(fù)合熱硫化硅橡膠基耐燒蝕材料。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及高分子復(fù)合材料制備領(lǐng)域，尤其涉及一種可用在航空航天領(lǐng)域的耐燒蝕隔熱防護材料及其制備方法。
技術(shù)介紹
航天飛行器與導(dǎo)彈都離不開大推力火箭，固沖發(fā)動機就是一種重要的推力裝置，它能有效利用空氣中的氧作為固體燃料燃燒的主氧化劑，為航天器飛行提供持續(xù)的動力。固體火箭沖壓發(fā)動機由燃燒室、噴管和點火器等部件組成，每部分都需要有優(yōu)良的耐熱性能。固沖發(fā)動機工作環(huán)境極其惡劣，燃燒室工作時推進劑燃燒產(chǎn)生近4000 °C高溫，壓力高達1200個大氣壓、氣流速度達I馬赫。這就對固沖發(fā)動機的熱防護性提出了極高的要求。在燃燒室與殼體之間有一層隔熱層，主要作用是防止殼體在高溫下發(fā)生破裂，因此耐燒蝕熱防護材料是航天飛行器的重要組成部分。絕熱材料除了要求具有優(yōu)良的耐燒蝕性能還應(yīng)該具有一定的柔性，因此主要以橡膠類柔性耐燒蝕材料為主。但是由于丁腈橡膠耐臭氧性能差，工藝性能復(fù)雜，而三元乙丙橡膠極性差，成炭率低，種種缺陷使得這兩種材料已經(jīng)開始不能滿足航天技術(shù)的發(fā)展。硅橡膠在耐燒蝕方面具有重大潛力，開展硅橡膠基絕熱材料研究具有重要意義。通過加入填料方法是最方便、最直接的提高橡膠燒蝕性能的方法，為提高硅基絕熱材料耐燒蝕性能，學者們對耐燒蝕填料進行了研究。纖維填料在硅橡膠耐燒蝕材料中有著重要地位，一直被廣泛用于硅橡膠基耐燒蝕復(fù)合材料中。橡膠基體本身無法滿足超高溫超高壓短時間工作條件，必須借助各種耐燒蝕纖維等填料以提供材料的耐燒蝕、抗沖刷性能。新型高效耐燒蝕纖維布的使用使橡膠基體降解緩慢，但同時會明顯降低材料的力學性能，使材料的扯斷伸長率降低。通過對纖維、納米無機填料、阻燃劑等研究，提高熱硫化娃橡膠材料耐燒蝕性能及綜合性能。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所提供的一種碳布復(fù)合熱硫化硅橡膠基耐燒蝕材料，材料成分包括:熱硫化硅橡膠、補強劑、纖維、耐燒蝕填料、硫化劑、硅烷偶聯(lián)劑、羥基硅油、聚二苯基硼硅氧烷預(yù)聚體和碳纖維布，具體的質(zhì)量分數(shù)配比為:熱硫化娃橡膠100質(zhì)量份、補強劑5?50質(zhì)量份、纖維I?30質(zhì)量份、耐燒蝕填料I?20質(zhì)量份、硫化劑I?3質(zhì)量份、硅烷偶聯(lián)劑0.01?0.1質(zhì)量份、輕基娃油0.01?0.5質(zhì)量份、聚二苯基硼娃氧燒預(yù)聚體I?5質(zhì)量份、碳纖維布I?5層。所述熱硫化硅橡膠采用甲基乙烯基硅橡膠和甲基苯基乙烯基硅橡膠中的一種或兩種。所述補強劑為氣相白炭黑或沉淀白炭黑。所述無機耐燒蝕填料為硼化鋯、氧化鋯、氧化鎂和碳化娃中的一種或兩種以上，粒度為200nm?500μηι。所述纖維為碳纖維、PBO纖維和芳纟侖纖維中的一種或兩種以上。所述硫化劑為2，5_ 二甲基-2，5-雙己烷和過氧化二異丙苯中的一種或兩種?！N碳布復(fù)合熱硫化硅橡膠基耐燒蝕材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟I:按照熱硫化硅橡膠100質(zhì)量份、補強劑5?50質(zhì)量份、纖維I?30質(zhì)量份、耐燒蝕填料I?20質(zhì)量份、硫化劑I?3質(zhì)量份、硅烷偶聯(lián)劑0.0I?0.1質(zhì)量份、羥基硅油0.0I?0.5質(zhì)量份、聚二苯基硼硅氧烷預(yù)聚體I?5質(zhì)量份和碳纖維布I?5層進行配料； 步驟2:在雙輥開煉機上依次加入熱硫化硅橡膠、補強劑、羥基硅油、纖維、耐燒蝕填料、硫化劑和硅烷偶聯(lián)劑，塑煉混合均勻，室溫放置24小時； 步驟3:將經(jīng)步驟2處理的混合物置于模具中，用平板硫化機在壓力為5-10MPa和溫度為170_190°C的條件下進行一次硫化處理10_30min; 步驟4:經(jīng)步驟3處理后置于烘箱中，在190-210°C的條件下進行二次硫化處理1.8?2.0h,制得熱硫化娃橡膠基耐燒蝕材料； 步驟5:將聚二苯基硼硅氧烷預(yù)聚體加熱到220?260°C至熔融狀態(tài)，熔融后對碳纖維布進行浸漬處理I?8分鐘； 步驟6:取出浸漬后的碳纖維布，將其粘附復(fù)合在熱硫化硅橡膠基耐燒蝕材料的表面，室溫放置I?10分鐘； 步驟7:將經(jīng)步驟6處理后的熱硫化硅橡膠基耐燒蝕材料置于平板硫化機上，在溫度為180?220°C，壓力為0.1?IMPa的條件下點壓3?5次，取出并冷卻至室溫后，制得表面附有I層碳布纖維的碳布復(fù)合熱硫化硅橡膠基耐燒蝕材料； 步驟8:重復(fù)步驟5?7，可制備表面附有2-5層碳纖維布的碳布復(fù)合熱硫化硅橡膠基耐燒蝕材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果是: 本專利技術(shù)所提供的，提高了熱硫化硅橡膠基復(fù)合材料的耐燒蝕性能以及強度，增加熱硫化硅橡膠復(fù)合材料的隔熱性能，降低了熱硫化硅橡膠復(fù)合材料的線燒蝕速率。具體實施方案下面結(jié)合實施例對本專利技術(shù)的具體實施過程作進一步說明。對制得的熱硫化硅橡膠/硼酚醛樹脂基耐燒蝕材料的性能測試方法如下: 拉伸性能:按照GB/T528-2009，拉伸速度為500 mm/min； 燒蝕性能:按照國軍標GJB 323A-1996，測得熱硫化硅橡膠/硼酚醛樹脂基耐燒蝕材料線燒蝕率，質(zhì)量損失率和襯底溫度為80°C時的絕熱指數(shù)，燒蝕時間20s。試樣尺寸為直徑30mm，厚度為10m，裝燒蝕試樣的石墨模具長81mm，寬53mm，圓槽深9mm，直徑30mm。實施例1: 本實施例的碳布復(fù)合熱硫化娃橡膠基耐燒蝕材料成分包括:甲基乙稀基娃橡膠100質(zhì)量份、氣相白炭黑30質(zhì)量份、碳纖維10質(zhì)量份、粒度為200nm的硼化鋯5質(zhì)量份、羥基硅油0.01質(zhì)量份、硅烷偶聯(lián)劑0.01質(zhì)量份、過氧化二異丙苯I質(zhì)量份、聚二苯基硼硅氧烷預(yù)聚體I質(zhì)量份和碳纖維布I層。其制備方法包括以下步驟: 步驟1:按照甲基乙烯基硅橡膠100質(zhì)量份、氣相白炭黑30質(zhì)量份、碳纖維10質(zhì)量份、硼化鋯5質(zhì)量份、羥基硅油0.01質(zhì)量份、硅烷偶聯(lián)劑0.01質(zhì)量份、過氧化二異丙苯I質(zhì)量份、聚二苯基硼硅氧烷預(yù)聚體I質(zhì)量份和碳纖維布I層進行配料； 步驟2:在雙輥開煉機上依次加入甲基乙烯基硅橡膠、氣相白炭黑、羥基硅油、碳纖維、硼化鋯、過氧化二異丙苯和硅烷偶聯(lián)劑，在溫度為40°C的條件下塑煉混合均勻，室溫放置24小時； 步驟3:將經(jīng)步驟2處理的混合物置于模具中，用平板硫化機在壓力為7.0MPa和溫度為170 0C的條件下進行一次硫化處理15min; 步驟4:經(jīng)步驟3處理后置于烘箱中，在200 V的條件下進行二次硫化處理2h，制備出厚度為I Omm直徑為30mm的圓柱熱硫化娃橡膠基耐燒蝕材料； 步驟5:將聚二苯基硼硅氧烷預(yù)聚體加熱到230°C至熔融狀態(tài)，熔融后對碳纖維布進行浸漬處理2分鐘； 步驟6:取出浸漬后的碳纖維布，將其粘附復(fù)合在熱硫化硅橡膠基耐燒蝕材料的表面，室溫放置2分鐘； 步驟7:將經(jīng)步驟6處理后的熱硫化硅橡膠基耐燒蝕材料置于平板硫化機上，在溫度為220°C，壓力為0.2MPa的條件下點壓3次，取出并冷卻至室溫后，制得表面附有I層碳布纖維的碳布復(fù)合熱硫化娃橡膠基耐燒蝕材料。測得線燒蝕0.0087mm/s，質(zhì)量燒蝕率0.0303g/s，最大應(yīng)力值達到64.HMpa0實施例2: 本實施例的碳布復(fù)合熱硫化娃橡膠基耐燒蝕材料成分包括:甲基乙稀基娃橡膠70質(zhì)量份、甲基苯基乙烯基硅橡膠30質(zhì)量份、沉淀白炭黑30質(zhì)量份、PBO纖維8質(zhì)量份、粒度為500μπι的氧化鎂10質(zhì)量份、羥基硅油0.01質(zhì)量份、硅烷偶聯(lián)劑0.01質(zhì)量份、2，5_ 二甲基-2，5_雙己烷I質(zhì)量份、聚二苯基硼硅氧烷預(yù)聚體I質(zhì)量份和碳纖維布I層。其制備方法包括以下步本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種碳布復(fù)合熱硫化硅橡膠基耐燒蝕材料，其特征在于材料成分包括：熱硫化硅橡膠、補強劑、纖維、耐燒蝕填料、硫化劑、硅烷偶聯(lián)劑、羥基硅油、聚二苯基硼硅氧烷預(yù)聚體和碳纖維布，具體的質(zhì)量分數(shù)配比為：熱硫化硅橡膠：100質(zhì)量份；補強劑：5～50質(zhì)量份；纖維：1～30質(zhì)量份；耐燒蝕填料：1～20質(zhì)量份；硫化劑：1～3質(zhì)量份；硅烷偶聯(lián)劑：0.01～0.1質(zhì)量份；羥基硅油：0.01～0.5質(zhì)量份；聚二苯基硼硅氧烷預(yù)聚體：1～5質(zhì)量份；碳纖維布：1～5層。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉艷輝，李勇，蘇靖宇，高景龍，尹正帥，智業(yè)，張宇，
申請(專利權(quán))人：沈陽理工大學，
類型：發(fā)明
國別省市：遼寧;21
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